談到直流電或許都不陌生，直流電的誕生要追溯到一百多年前，“光明之父”愛迪生首先發現直流電，一時間直流電成為了時代标配。但卻因存在電壓低，傳輸距離短等問題停滞不前。直至特斯拉帶來了交流電，解決了直流電的傳輸問題，自此交流電取代直流電成為供電主流。

随着新能源快速崛起掀起電力革命，“直流電”的身影開始越發頻繁的出現，直流電的應用也在各個行業快速“落地生根”。從低調處世，到如今的高調亮相......，直流電逐漸應用到各行各業中，悄然興起！

追根溯源——直流電是什麼？

從物理定義上解釋，“直流電”指的是一種方向不随時間變化的電流，且電流大小不變，電流方向一直是由正到負，因此直流電在示波器上觀測是一條“直線”，并能被儲存；與之相對的交流電在電流大小、方向上都會變化，在示波器上觀測是一條“波浪線”。

時至今日，直流和交流已不存在鹬蚌相争，而是在不同領域裡各自“引領風騷”。随着直流技術的發展和新能源的興起，直流電逐漸從原有領域邁出腳步，走向各行各業。

直流電多場景應用

1、高壓直流輸電

我國是個一次能源和電力負荷分布不均衡的國家。西部能源豐富，擁有大量化石、煤炭等一次能源；東部經濟發達，全國2/3以上的電力負荷集中在京廣鐵路以東地區。西部能源基地與東部負荷中心距離在500公裡至2000公裡左右。

然而，當現有輸電技術無法滿足未來電力增長的需要，必須加快電網發展和技術創新，通過更高電壓等級電網的建設帶動電力工業的結構優化、科學發展，滿足經濟社會的持續快速發展。

因此，運用直流輸電技術可以解決遠距離，大容量、低損耗問題加快電網安全快速發展。

從經濟成本的角度來看，直流輸電優點則是直流輸電隻需2根電纜，因此電纜成本省了1/3，對于500千伏輸電，超過300公裡用直流輸電更加經濟。

而且直流輸電還能有效地對電網故障進行隔離，防止故障擴散；2個不同頻率的交流系統可以通過背靠背直流相連接；采用直流電纜無需進行無功補償；同樣電壓等級，直流輸電能輸送更大功率，電纜損耗小。

萬裡長江奔流不息，直流輸電曆久彌新。對直流電的需求正在上升，不僅僅是高壓直流輸電，接入新能源的輕型直流輸電也開始爆發！

2、直流微電網

直流微電網是以直流配電的形式，通過一條公共的直流母線将所有微電源連接起來的獨立可控系統，對當地提供電能和熱能。

直流母線電壓是衡量系統内有功功率平衡的唯一标準，系統内不存在類似交流系統裡的頻率穩定、無功功率等問題。

直流微電網可通過雙向DC-AC變流器與現有交流微電網或配電網并聯，并能有效隔離交流側擾動或故障，可保證直流系統内負荷的可靠供電。

圖3 共直流母線技術線路圖

直流微電網中的能量控制取決于直流母線電壓，對潮流的控制更大程度上取決于電流，實現系統中心各單元間的協調控制。

此外，直流微電網中的儲能裝置可以跟蹤負荷的變化為迅速反應，從而平衡系統中的能量變化；以及在孤島運行時，為負荷提供持續的供電，不受大電網故障的影響。

為實現“雙碳”戰略目标任重而道遠，建設以新能源為主體的新型電力系統尤為重要。簡單的直流輸電已經不能滿足日益增長的能源消耗問題，将直流電與新能源相結合的新型電力系統是必然趨勢。

3、光儲直柔

早在2021年國務院印發《國務院關于印發2030年前碳達峰行動方案的通知》中明确要求：提高建築終端電氣化水平，建設集光伏發電、儲能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲直柔”建築。

“光”和“儲”分别指分布式光伏和分布式儲能，作為建築配用電系統重要組成部分；

“直”指建築配用電網的形式發生改變，從傳統的交流配電網改為采用低壓直流配電網；

“柔”則是指建築用電設備應具備可中斷、可調節的能力，使建築用電需求從剛性轉變為柔性。

這種新型配電方式,既連接了分布式電源,又連接了柔性負荷,是實現需求響應的最佳載體。此外,光伏的發電峰值跟公建用電負荷峰值在日分布和季度分布上均有一定的同步性,“光儲直柔”也成為實現分布式發電和負荷就地平衡的最佳技術手段。通過“光儲直柔”能夠最大限度調動負荷的可調節能力,參與電力輔助服務,促進電網從“源随荷動”向“源荷互動”轉變。

直流電潛藏的市場空間

1、可再生能源 柔直滲透技術

南網兩條特高壓直流（

800千伏雲廣直流工程、糯紮渡直流工程）具有典型代表性：電源配置方面，利用水電、儲能等的調節作用，彙集了遠多于1000萬kW裝機容量的新能源，同時大大提高通道的利用小時數，多能互補清潔能源基地形成對常規電源的有效替代。

首次明确在送端使用柔直，以解決缺乏同步電機支 撐下大規模電力電子裝置并網的問題；受端使用柔直，以解決城市電廠退役後電壓支撐問題。

2、關鍵設備份額：換流閥、功率半導體以及IGBT、晶閘管

直流輸電工程建設可以分為換流站建設和中間線路建設兩部分。從直流工程投資額構成來看，換流站價值量占比較高。直流工程投資中換流站成本約占50-60%，其中換流閥、換流變、GIS、控制保 護系統等構成了設備采購的主要部分。

功率半導體組件是換流閥最基本的功能單元。功率半導體組件由功率管元件及其所需的觸發、保護及監控電子電路、阻尼回路組成。功率半導體組件晶閘管約占常規換流閥價值量的15%。

對于柔直閥，IGBT晶體管起到換流功能的核心，但IGBT模塊制造難度較高，價值量可占到柔直閥的30%以上。晶閘管在柔直閥中仍不可缺少。但晶閘管作為一種重要的柔直旁路保護器件将會有廣泛的需求。

3、直流工程“十四五”投資額接近4000億

目前将直流工程可分為特高壓直流（常規/柔直）、柔直背靠背、海上風電送出三個應用場景。

特高壓直流：根據目前國網、南網“十四五”規劃情況，我們判斷2021-2025年将有10條左右的特高壓直 流線路開工。

柔直背靠背：南網正在積極推進的中通道、南通道柔性互聯工程将成為一批柔直背靠背工程的樣闆，在南網其他區域和國網中得到推進。

海上風電：我們預計深遠海上風電的開發将極大地拉動柔直工程市場，考慮柔直降本空間，該技術将迅速在海上風電項目中得到鋪開。直流工程整體市場空間接近4000億元。

交直流之争已經過去，直流電用了一百多年的時間證明了自己的價值，以交直流混合供電的特高壓混合電網時代已經到來。2022年7月，“西電東送”一項重大工程：±800千伏白鶴灘—江蘇，特高壓直流工程竣工投産，總投資307億元，每年可輸送清潔電能超300億千瓦時。江水濤濤，奔流不息，來自金沙江的澎湃電力，沿着鐵塔銀線瞬間點亮姑蘇城外的璀璨燈火，直流電正推動我國電力技術發展日新月異！

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